一种用于同位素值测定的土壤水样原位采集装置

1.本技术涉及土壤水样采集装置技术领域，尤其涉及一种用于同位素值测定的土壤水样原位采集装置。


背景技术：

2.土壤水是地表水、地下水、大气水和植物水之间相互转化的纽带，是水资源中最重要也是最复杂的部分，在整个生态系统中居于十分重要的地位。在利用稳定同位素技术定量解析土壤水运动过程、植被对不同层次土壤水吸收利用率等研究时，均需要对土壤水分样品进行采集和同位素值分析测定。
3.现有技术中，主要采用土钻、剖面等方式采集不同层次土壤样品，再将其放离心管内采用低温真空抽提方法提取土壤中的水分，最后对土壤水样进行同位素值测定，这种方法不便于长期定位观测实验，无法实现对土壤水样同位素值的连续性观测，且采集到的土样在运送、保存和提取过程中容易发生分馏，影响实验结果的准确性。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种用于同位素值测定的土壤水样原位采集装置，以解决从土壤样品中离心分离出土壤水样的方法所存在的不便于长期定位观测实验，无法实现对土壤水样同位素值的连续性观测的问题。
5.本技术采用的技术方案如下：
6.一种用于同位素值测定的土壤水样原位采集装置，包括：可拆卸连接的采集部与收集部；
7.所述采集部包括：
8.筒体；
9.第一端设置在所述筒体内、第二端延伸出所述筒体外的水汽采集管；
10.一端与所述水汽采集管的第一端密封连通的水汽采集支管，所述水汽采集支管的自由端从所述筒体内穿设过所述筒体侧壁并延伸到所述筒体外；
11.与所述水汽采集支管的自由端连接的过滤装置；
12.所述收集部包括：
13.与所述水汽采集支管的第二端可拆卸密闭连通的凝水管；
14.分别与所述凝水管可拆卸连通的抽气装置和收集管；
15.以及放置所述凝水管的冷凝箱。
16.进一步地，所述水汽采集管的第一端密闭连通有两根长度相同的所述水汽采集支管，且两根所述水汽采集支管与所述水汽采集管之间的夹角相同、为90
°‑
120
°
，两根所述水汽采集支管之间的夹角为120
°‑
180
°
。
17.进一步地，所述筒体内设置有至少二根所述水汽采集管，相邻所述水汽采集管的第二端之间的高度差为15cm-25cm。
18.进一步地，当所述筒体内的水汽采集管大于或等于两个时，在与所述水汽采集管可拆卸连通的所述凝水管上设置编号，所述编号的顺序与所述过滤装置所处位置的深度有关。
19.进一步地，所述收集管一端与所述凝水管通过螺纹可拆卸连通，所述收集管另一端可拆卸连接有管盖，所述管盖内设置有橡胶垫片。
20.进一步地，所述水汽采集支管靠近所述过滤装置的一端填充有棉花或包裹有纤维滤膜。
21.进一步地，所述筒体为上下开口的圆柱体，所述筒体的侧壁上设置有孔，所述筒体的内径大于所述水汽采集管的内径，所述水汽采集支管的自由端从所述筒体内穿设过所述孔并延伸到所述筒体外；所述筒体、所述水汽采集管、所述水汽采集支管的材质均为pvc；
22.所述凝水管与所述收集管的材质均为透明玻璃，所述凝水管的内螺纹与所述水汽采集管的外螺纹螺纹连接。
23.采用本技术的技术方案的有益效果如下：
24.本装置的采集部在同一个土壤剖面下对不同深度的土壤水样进行取样，减少了对土壤结构的破坏；并且相邻采集部在垂直方向有土壤隔离，水汽采集管内的液体只能从外部土壤中通过过滤装置进入，且采集部之间间隔一定距离，避免了不同深度的土壤水样之间的相互污染，保证了数据的准确性；将各凝水管所连接的抽气泵的真空状态、真空起止时间设置完全一致，可原位采集不同深度的样品，保证了批量采样时样品的同步性；将本技术装置的采集部预先埋设进采样位置后，不需要把反复插拔，避免了反复插拔对土样造成的扰动，实现了定点连续取样。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术实施例所提供的一种用于同位素值测定的土壤水样原位采集装置结构示意图；
27.图2为为本技术实施例所提供的一种用于同位素值测定的土壤水样原位采集装置在土壤土层中的示意图；
28.图示说明：
29.其中，1为筒体；2为水汽采集管；3为水汽采集支管；4为过滤装置；5为冷凝箱；6为凝水管；7为收集管；8为抽气装置。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术实施例中的技术方案，并使本技术实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术实施例中的技术方案作进一步详细的说明。
31.参见图1，为本技术实施例所提供的一种用于同位素值测定的土壤水样原位采集装置结构示意图，图2为本技术实施例所提供的一种用于同位素值测定的土壤水样原位采
集装置在土壤土层中的示意图，
32.本技术提供的一种在原位可直接采集测定土壤水同位素值的装置，为相关实验提供操作便捷的实验器械。如图1所示，本技术装置主要由两个部件组成：可拆卸连接的采集部和收集部。
33.在本实施例中，所述采集部包括：筒体1；第一端设置在所述筒体1内、第二端延伸出所述筒体1外的水汽采集管2，且位于所述筒体1内的水汽采集管2与位于所述筒体1外的水汽采集管2互相垂直，这两部分水汽采集管2可一体成型也可通过螺纹垂直连接；一端与所述水汽采集管2的第一端密封连通的水汽采集支管3，所述水汽采集支管3的自由端从所述筒体1内穿设过所述筒体1侧壁并延伸到所述筒体1外；与所述水汽采集支管3的自由端连接的过滤装置4。所述收集部包括：与所述水汽采集支管3的第二端可拆卸密闭连通的凝水管6；分别与所述凝水管6可拆卸连通的抽气装置8和收集管7；以及放置所述凝水管6的冷凝箱5，冷凝箱5可设置为小型冰箱采用大型电池，工作时冷凝箱5内处于低温状态。
34.在所述水汽采集管2的第一端密闭连通有两根长度相同的所述水汽采集支管3，且两根所述水汽采集支管3与所述水汽采集管2之间的夹角相同、为90
°‑
120
°
，两根所述水汽采集支管3之间的夹角为120
°‑
180
°
。优选地，两根所述水汽采集支管3与所述水汽采集管2之间的夹角相同、为120
°
，两根所述水汽采集支管3之间的夹角为120
°
。
35.如图2所示，在所述筒体1内设置有至少二根所述水汽采集管2，相邻所述水汽采集管2的第二端之间的高度差为15cm-25cm，优选为20cm，那么通过水汽采集支管3与水汽采集管2连通的过滤装置4之间保持对应距离，如此可保证过滤泵收集到不同深度土壤中的土壤水样。
36.当所述筒体1内的水汽采集管2大于或等于两个时，在与所述水汽采集管2可拆卸连通的所述凝水管6上设置编号，所述编号的顺序与所述过滤装置4所处位置的深度有关。
37.所述收集管7一端与所述凝水管6通过螺纹可拆卸连通，所述收集管7另一端可拆卸连接有管盖，所述管盖内设置有橡胶垫片。
38.所述水汽采集支管3靠近所述过滤装置4的一端填充有棉花或包裹有纤维滤膜，用来隔绝土壤颗粒或其他杂质进入水汽采集支管3管道。过滤装置4为过滤泵。
39.在本实施例中，所述筒体1为上下开口的圆柱体，所述筒体1的侧壁上设置有孔，所述筒体1的内径大于所述水汽采集管2的内径，所述水汽采集支管3的自由端从所述筒体1内穿设过所述孔并延伸到所述筒体1外；所述筒体1、所述水汽采集管2、所述水汽采集支管3的材质均为pvc；所述凝水管6与所述收集管7的材质均为透明玻璃，所述凝水管6的内螺纹与所述水汽采集管2的外螺纹螺纹连接。
40.以下为本技术装置的安装与使用方法：本技术装置在安装时，先将过滤装置4安装在水汽采集支管3一端上，水汽采集支管3另一端从筒体1侧壁的孔穿设进筒体1内并与水汽采集管2一端密闭相接。根据实验需求，可按照20cm间隔安装水汽采集支管3。然后选择人工干扰少、无扰动的地表挖直径约10cm，深约1m的洞，将组装好的采集部放入洞中，在采集部与土层中的空隙适当填入土壤。
41.在需要采集土壤水样前安装收集部，具体是：安装横向的水汽采集管2(延伸出筒体1外的部分水汽采集管2)、冷凝箱5和抽气泵，竖向水汽采集管2(也就是位于筒体1内的部分水汽采集管2)和横向采集管之间可采用螺旋拧紧方式，最后将凝水管6放入冷凝箱5中并
将凝水管6的两端分别与水汽采集管2、抽气泵连接，同时将收集管7末端的管盖拧紧，以防漏气。
42.在土壤水原位采集装置使用前，确保抽气泵和冷凝箱5电池有电，抽气泵连接电源工作，观察机器是否正常工作。当抽气泵工作一段时间后，采集管内达到真空状态，土壤中的水汽在气压下从过滤装置4进入水汽采集支管3，并汇集到水汽采集管2，最终到达凝水管6，当水汽大量聚集凝水管6时，由于冷凝箱5内温度较低，最终水汽凝结成水汇集在收集管7。当达到实验所需水分时，关掉冷凝箱5电源，由于收集管7为可开合装置，把采集瓶放入收集管7底下，拆掉收集管7末端的管盖，将土壤水样收集到采集瓶中，最后带到实验室直接分析测定。
43.本装置的采集部在同一个土壤剖面下对不同深度的土壤水样进行取样，减少了对土壤结构的破坏；并且相邻采集部在垂直方向有土壤隔离，水汽采集管2内的液体只能从外部土壤中通过过滤装置4进入，且采集部之间间隔一定距离，避免了不同深度的土壤水样之间的相互污染，保证了数据的准确性；将各凝水管6所连接的抽气泵的真空状态、真空起止时间设置完全一致，可原位采集不同深度的样品，保证了批量采样时样品的同步性；将本技术装置的采集部预先埋设进采样位置后，不需要把反复插拔，避免了反复插拔对土样造成的扰动，实现了定点连续取样。
44.本技术提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本技术总的构思下的几个示例，并不构成本技术保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本技术方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本技术的保护范围。